内容正文:
专题七 近代以来科学技术的辉煌
一、近代物理学的奠基人和革命者
A. 近代物理学的奠基人——牛顿
经典力学体系(=牛顿三定律+万有引力定律)
1.发展历程:(1)中世纪,亚里士多德的学说长期被教会奉为教条:
a.天文学:地心说
b.力学:认为必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就会静止
(2)伽利略(意大利),通过观察、实验、推理,得出结论:
a.如果运动的物体不受阻碍,它将速度保持不变的持续运动下去
b.创立自由落体定律,推翻亚里士多德的学说
c.17世纪初,制造第一架折射天文望远镜、证明哥白尼“日心说”的正确性
2.近代科学之父——牛顿(英国)(经典物理学理论体系的建立者):虔诚的基督徒,不反教会
(1)时间:1642-1727
(2)成长历程:
①童年时代:1643年出生于英国北部乌尔索普,善于观察,再根据人们的需要进行发明创造
②中学时代:开始进行科学研究与实验,考入剑桥大学
③大学时代:师从巴罗(英)教授(把牛顿引向近代自然科学)
自学笛卡尔(法)等人的数学著作,将其引导至解析几何与微积分
提出数学上有名的二项式定理以及微积分的初步算法
(3)成果:
(4)牛顿经典力学体系的历史地位
①完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合
②牛顿运动三定律构成了近代力学体系的基础,成为整个近代物理学的重要支柱
③标志近代科学的形成
④是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系
⑤促进了英国工业革命的爆发;为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础
⑥具有惊人的预见力和巨大的理论指导意义(依据万有引力定律,人们算出地球的平均密度和扁平率,正确解释了潮汐的成因,1846:德国天文学家加勒用此律找到“海王星”)
⑦摆脱了神学的枷锁,冲击了神学理论,促进了思想解放
3.牛顿严谨的科学态度与勤奋的探索精神
(1)牛顿一生未婚,他的多半时间都是在剑桥大学里工作,而其中的绝大部分时间又都是在实验室里
(2)中学时代,牛顿喜欢做实验记笔记,将日常生活中许多现象记录下来,并对所学知识进行分类整理
(3)牛顿将实验作为得出科学概念的主要途径,这是近代的科学研究方法,牛顿是第一个充分使用这种方法的人
(***注意:实验法不是牛顿首创)
(4)牛顿的研究方法被后人总结为“归纳—演绎”法,他在实验中得出结论,还在进一步的实验中证明自己所得出结论正确性
(5)严肃的科学态度与勤奋的探索精神相结合,使牛顿做出科学史上的伟大发现,并为近代科学的发展奠定基础
B.现代物理学的开创和构建
1.量子论——【德】普朗克
(1)背景:
a.19世纪物理学领域,在牛顿力学基础上,声学、光学、电磁学、热学有了进一步发展,建立了“一座
庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽殿堂”
b.19世纪末,物理学界重大研究课题:黑体辐射问题
c.为了研究热辐射规律,物理学家定义了一种理想物体——黑体,作为热辐射研究的标准物体
d.1879年奥地利物理学家斯蒂芬通过实验发现了黑体辐射的总能量与其温度之间定量关系
(2)诞生标志:1900年【德】普朗克提出量子概念、发表《关于正常光谱能量分布定律的理论》
(3)发展:a.1905年:【德】爱因斯坦:用量子论解释了光电效应,得出光的波粒二象性
b.1923年:【法】德布罗意:提出物质波理论(认为微观粒子也具波动性),将量子论发展到一个新的高度
c.【奥地利】、【德】物理学家建立了量子力学——成为反映自然界基本规律的理论体系,指导
着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨
(4)意义:让人们从根本上改变了近代物理学中的传统观念,使物理学乃至整个自然科学的概念都发生了重大变革
提出了新的关于自然界的表述方式和思考方法
2.相对论——爱因斯坦(20世纪的科学伟人)
(1)爱因斯坦成长历程:a.1879年:出生于德国南部乌尔姆犹太血统家庭
b.童年:很少说话,却善于思考,富有探究精神
c.中学:上学、辍学、自学,数学和物理优秀
d.大学:主修数